Подавление активности PDE4B смягчило симптоматику болезни Альцгеймера у мышей

Недавние клинические испытания моноклональных антител, направленных против отложений β-амилоида (Аβ), продемонстрировали умеренное смягчение когнитивных нарушений у пациентов с болезнью Альцгеймера (БА). Однако к настоящему моменту не найден вариант лечения, способный остановить или обратить вспять развитие заболевания.

В новой работе исследователи из Лидсского университета и Университета Ланкастера (Великобритания) оценили терапевтический потенциал подавления функции PDE4B на мышиной модели БА. PDE4B — это В-подтип фосфодиэстеразы 4, которая расщепляет цАМФ и активна в ГАМК- и глутаматэргических нейронах, а также в некоторых типах глиальных клеток мозга млекопитающих. Причастность именно В-подтипа к патогенезу БА показал полногеномный поиск ассоциаций (GWAS), который выделил Pde4b как один из генетических факторов риска БА у людей с гастроэзофагеальной рефлюксной болезнью. Ранее в экспериментах in vitro и на мышах, сверхэкспрессирующих белок-предшественник β-амилоида (APP), был выявлен положительный эффект ингибиторов всех подтипов PDE4 — ролипрама, рофлумиласта и др.

В качестве модели БА авторы выбрали гуманизированных по гену Арр мышей. Аллель App^NL-G-F содержал мутации в экзонах 16 и 17 белка, которые у человека связаны с семейной формой БА. С возрастом такие грызуны демонстрировали нарушение когнитивных функций, у них развивалось воспаление и отложение Аβ в нервной ткани. Чтобы оценить участие PDE4B в появлении схожей с БА симптоматики, у части животных индуцировали мутацию Pde4b^Y358C, снижающую активность фермента на 27%. Затем провели комплексное обследование животных: от их когнитивных функций до экспрессии генов в клетках мозга.

Во время пятидневного обучения в лабиринте Барнса, который позволяет оценить пространственную память, гуманизированным мышам с измененным геном Pde4b и без понадобилось значительно больше времени для нахождения целевого отверстия — входа в укрытие, чем контрольным мышам дикого типа. Однако после завершения тренировок гуманизированные грызуны с нефункциональным PDE4B проходили тест практически так же успешно, как и контроли, в отличие от собратьев с активным PDE4B. То есть ингибирование фермента предотвратило нарушение памяти у грызунов.

Мутация в гене Pde4b улучшила некоторые характеристики тканей мозга мышей, моделирующих БА. Так, воспалительный процесс был не таким интенсивным, как у экспериментальных сородичей с рабочим Pde4b, а обмен глюкозы, напротив, был активен, как у контролей. Однако объемы амилоидных агрегатов в нервной ткани были одинаковы для двух групп экспериментальных животных.

Чтобы установить молекулярный механизм защитного эффекта ингибирования PDE4B в мышиной модели БА, ученые секвенировали РНК тканей мозга грызунов. Они выявили 531 и 462 транскрипта, по которым контроль отличался от App^NL-G-F и App^NL-G-F/Pde4b^Y358C соответственно. Экспрессия App^NL-G-F и App^NL-G-F/Pde4b^Y358C мышей различалась по 117 генам. Самые значительные различия были выявлены в 13 РНК четырех генов — Ide, Btaf1, Padi2 и C1qb, следовательно, их активность могла зависеть от активности фермента. Этот вывод подтвердили в отношении инсулизина, продукта экспрессии Ide, при помощи вестерн-блоттинга тканей. Содержание белка было ниже у контрольных мышей и мышей с нефункциональным PDE4B. Вместе с тем уровни инсулизина и воспаления коррелировали друг с другом. Важно, что в одном из ранних исследований зафиксировали изменение экспрессии Ide и Padi2 в посмертных образцах мозга пациентов с БА.

Таким образом, были получены первые свидетельства терапевтического эффекта ингибирования конкретного подтипа PDE4B в доклинической модели болезни Альцгеймера. По мнению ученых, PDE4B следует рассматривать как один из ключевых регуляторов симптоматики в модели App^NL-G-F и перспективную мишень для терапии БА.

Пять историй неизлечимых заболеваний